linux内核netfilter之ip conntrack模块的作用举例--nat和REDIRECT为例

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修改应用层协议控制包使用了ip_conntrack，iptables的REDIRECT target也使用了ip_conntrack，另外包括iptables的state模块也是如此，使用ip_conntrack，可见ip_conntrack的重要性，ip_conntrack的一个无比重要的作用是实现nat，可以说REDIRECT target和对诸如ftp的修改以实现server回连client最终都落实到了nat上，比如，所谓的REDIRECT就是内置一个nat规则，将符合matchs的包nat到本机的特定端口，这个和iptables的nat表原理是一样的，不同的是，nat表的配置是显式的nat，而REDIRECT和ip_nat_ftp是隐式的nat而已。它们都是nat，都依赖于原始的ip_conntrack，因此原始的链接流信息并没有丢失，还是可以得到的，事实上，内核就是通过原始的链接流来匹配nat规则的，如果丢弃了原始链接流信息，何谈匹配！如果一个原始链接是a->b，而后不管是显式的nat还是隐式的REDIRECT以及nat_ftp，将a->b改为了a->c，a->b还是可以得到的，内核正是从a->b的流信息中取得了“要转换为a->c”这个信息的。
     在init_conntrack中有以下逻辑：
conntrack = kmem_cache_alloc(ip_conntrack_cachep, GFP_ATOMIC);
conntrack->ct_general.destroy = destroy_conntrack;
conntrack->tuplehash[IP_CT_DIR_ORIGINAL].tuple = *tuple;  //初始化tuple，记录连接地址端口信息，该tuple在nat后不会被改掉，此谓原始流
conntrack->tuplehash[IP_CT_DIR_ORIGINAL].ctrack = conntrack;
conntrack->tuplehash[IP_CT_DIR_REPLY].tuple = repl_tuple; //repl_tuple初始化成和tuple一样的，在nat之后就会被改成nat后的地址，端口信息，此谓修改后的流，repl是replace的意思.
conntrack->tuplehash[IP_CT_DIR_REPLY].ctrack = conntrack;
tuple中就包含了原始流的信息，在随后的nat表的查找后，在alloc_null_binding中初始化conntrack的nat信息，由此就将nat信息和原始流信息统一到了conntrack中了。resolve_normal_ct是ip_conntrack模块使用的，其最后一句：
skb->nfct = &h->ctrack->infos[*ctinfo];
会将连接信息设置到skb中，以备后面的nat或者REDIRECT使用，在nat中，调用ip_conntrack_get取得这个conntrack。在ip_nat_setup_info中会调用ip_conntrack_alter_reply，后者会改变conntrack->tuplehash[IP_CT_DIR_REPLY].tuple的值为一个新的nat后的值。对于REDIRECT target，netfilter提供了一个getsockopt接口可以取得原始流的信息，该接口就是SO_ORIGINAL_DST，最终调用getorigdst，在getorigdst中有以下逻辑：
struct inet_opt *inet = inet_sk(sk);
struct ip_conntrack_tuple_hash *h;
struct ip_conntrack_tuple tuple;
IP_CT_TUPLE_U_BLANK(&tuple);
tuple.src.ip = inet->rcv_saddr;   //原始流的源ip
tuple.src.u.tcp.port = inet->sport; //原始流的源端口
tuple.dst.ip = inet->daddr;   //本机重定向后的ip
tuple.dst.u.tcp.port = inet->dport; //本机重定向后的端口
...
h = ip_conntrack_find_get(&tuple, NULL);  //在既有链接中寻找一个ip_conntrack_tuple_hash的tuple字段和参数tuple一样的，返回ip_conntrack_tuple_hash结构体
...
ip_conntrack_tuple_hash的定义如下：
struct ip_conntrack_tuple_hash
{
    struct list_head list;
    struct ip_conntrack_tuple tuple;
    struct ip_conntrack *ctrack;
};
现在看一下ip_conntrack_find_get如何找到h，在REDIRECT target中，数据肯定要进入本机，而进入本机就要进入NF_IP_LOCAL_IN链，在NF_IP_LOCAL_IN链上注册有一个ip_conntrack_local_in_ops，其HOOK函数为ip_confirm，最终要调用到__ip_conntrack_confirm，__ip_conntrack_confirm有以下逻辑：
unsigned int hash, repl_hash;
...
hash = hash_conntrack(&ct->tuplehash[IP_CT_DIR_ORIGINAL].tuple);
repl_hash = hash_conntrack(&ct->tuplehash[IP_CT_DIR_REPLY].tuple);
...
list_prepend(&ip_conntrack_hash[hash], &ct->tuplehash[IP_CT_DIR_ORIGINAL]);
list_prepend(&ip_conntrack_hash[repl_hash], &ct->tuplehash[IP_CT_DIR_REPLY]);
最后的两行将修改后的contrack信息的hash加入了ip_conntrack_hash表，在getorigdst调用ip_conntrack_find_get的时候，所使用的信息就是修改后的contrack信息，因此最终肯定能找到&ct->tuplehash[IP_CT_DIR_REPLY]，而tuplehash[IP_CT_DIR_REPLY]和tuplehash[IP_CT_DIR_ORIGINAL]二者统一到了conntrack中，因此getorigdst的后半段：
sin.sin_port = h->ctrack->tuplehash[IP_CT_DIR_ORIGINAL].tuple.dst.u.tcp.port;
sin.sin_addr.s_addr = h->ctrack->tuplehash[IP_CT_DIR_ORIGINAL].tuple.dst.ip;
将可以得到原始流的信息。
     最后看看redirect的HOOK函数：
static unsigned int redirect_target(...)
{
    ...
    ct = ip_conntrack_get(*pskb, &ctinfo);
    ...
    indev = (struct in_device *)(*pskb)->dev->ip_ptr;
    newdst = indev->ifa_list->ifa_local;
    newrange = ((struct ip_nat_multi_range)
        { 1, { { mr->range[0].flags | IP_NAT_RANGE_MAP_IPS,
             newdst, newdst,
             mr->range[0].min, mr->range[0].max } } });
    return ip_nat_setup_info(ct, &newrange, hooknum); //重定向到本机的地址转换
}
__ip_conntrack_confirm函数不仅仅由NF_IP_LOCAL_IN链上的operations调用，在POSTROUTING链上也有调用，这就是ip_conntrack_out_ops中的HOOK函数ip_refrag，因此不管怎样，只要发生了地址转换，总逃不过将新的转换后的流信息加入到conntrack中。
作罢！

           

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你好！ 这是你第一次使用 **Markdown编辑器** 所展示的欢迎页。如果你想学习如何使用Markdown编辑器, 可以仔细阅读这篇文章，了解一下Markdown的基本语法知识。

新的改变

我们对Markdown编辑器进行了一些功能拓展与语法支持，除了标准的Markdown编辑器功能，我们增加了如下几点新功能，帮助你用它写博客：

1. 全新的界面设计 ，将会带来全新的写作体验；
2. 在创作中心设置你喜爱的代码高亮样式，Markdown 将代码片显示选择的高亮样式 进行展示；
3. 增加了 图片拖拽 功能，你可以将本地的图片直接拖拽到编辑区域直接展示；
4. 全新的 KaTeX数学公式 语法；
5. 增加了支持甘特图的mermaid语法¹ 功能；
6. 增加了 多屏幕编辑 Markdown文章功能；
7. 增加了 焦点写作模式、预览模式、简洁写作模式、左右区域同步滚轮设置 等功能，功能按钮位于编辑区域与预览区域中间；
8. 增加了 检查列表 功能。

功能快捷键

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斜体：Ctrl/Command + I
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合理的创建标题，有助于目录的生成

直接输入1次#，并按下space后，将生成1级标题。
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以此类推，我们支持6级标题。有助于使用TOC语法后生成一个完美的目录。

如何改变文本的样式

强调文本 强调文本

加粗文本 加粗文本

标记文本

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H₂O is是液体。

2¹⁰ 运算结果是 1024.

插入链接与图片

链接: link.

图片:

带尺寸的图片:

当然，我们为了让用户更加便捷，我们增加了图片拖拽功能。

如何插入一段漂亮的代码片

去博客设置页面，选择一款你喜欢的代码片高亮样式，下面展示同样高亮的 代码片.

// An highlighted block var foo = 'bar'; 

生成一个适合你的列表

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  • 项目
    • 项目

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2. 项目2
3. 项目3

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一个简单的表格是这么创建的：

项目	Value
电脑	$1600
手机	$12
导管	$1

设定内容居中、居左、居右

使用:---------:居中
使用:----------居左
使用----------:居右

第一列	第二列	第三列
第一列文本居中	第二列文本居右	第三列文本居左

SmartyPants

SmartyPants将ASCII标点字符转换为“智能”印刷标点HTML实体。例如：

TYPE	ASCII	HTML
Single backticks	'Isn't this fun?'	‘Isn’t this fun?’
Quotes	"Isn't this fun?"	“Isn’t this fun?”
Dashes	-- is en-dash, --- is em-dash	– is en-dash, — is em-dash

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Text-to- HTML conversion tool

Authors

John

Luke

如何创建一个注脚

一个具有注脚的文本。²

注释也是必不可少的

Markdown将文本转换为 HTML。

KaTeX数学公式

您可以使用渲染LaTeX数学表达式 KaTeX:

Gamma公式展示 $\Gamma(n) = (n-1)!\quad\forall n\in\mathbb N$ 是通过欧拉积分

$\Gamma(z) = \int_0^\infty t^{z-1}e^{-t}dt\,.$

你可以找到更多关于的信息 LaTeX 数学表达式here.

新的甘特图功能，丰富你的文章

gantt
        dateFormat  YYYY-MM-DD
        title Adding GANTT diagram functionality to mermaid
        section 现有任务
        已完成               :done,    des1, 2014-01-06,2014-01-08
        进行中               :active,  des2, 2014-01-09, 3d
        计划一               :         des3, after des2, 5d
        计划二               :         des4, after des3, 5d

• 关于 甘特图 语法，参考 这儿,

UML 图表

可以使用UML图表进行渲染。 Mermaid. 例如下面产生的一个序列图：:

这将产生一个流程图。:

• 关于 Mermaid 语法，参考 这儿,

FLowchart流程图

我们依旧会支持flowchart的流程图：

• 关于 Flowchart流程图 语法，参考 这儿.

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1. mermaid语法说明 ↩︎

2. 注脚的解释 ↩︎